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一，标准库中的vector类模板
vector类模板
- vector表示可变大小数组的序列容器，类似string也是利用动态数组实现的；
- vector可使用下标对元素进行访问，和数组一样高效；但又不像数组，其大小是可以动态变动的（大小会被容器自动处理）；
- 新插入元素时，可能需重新分配数组大小，以增加存储空间；其原理为分配一个新数组，并将全部元素移到新数组；这是一个相对代价高的任务，因此每个新元素加入，vector并不会每次都重新分配大小；
- vector会分配一些额外的空间以适应可能的增长，不同的库采用不同的策略权衡空间的使用和分配；但无论如何，重新分配都应该是对数增长的间隔大小，以至于在末尾插入元素时是在常数时间的复杂度完成；
- 与其他动态序列容器相比（deques, lists and forward_lists），vector在访问元素时更加高效，在末尾添加和删除元素时相对高效；对于其他不在末尾的删除和插入，效率较低；比起lists和forward_lists，缺乏统一的迭代器和引用；
注：在使用vector类时，必须包含#include<vector>头文件，其命名空间为std；string 可大致理解为是 vector<char> 的特化版本；
二，vector类的常用接口
构造函数
- vector()，无参构造；
- vector(size_type n, const value_type& val=value_type())，构造并初始化n个val；
- vector(const vector& x)，拷贝构造；
- vector(inputlterator first, inputiterator last)，使用迭代器进行初始化；
int main()
{
vector<int> v; //(1)默认无参构造
vector<int> v1(4); //(2)创建4个元素，默认值为0；
vector<int> v2 = (vector<int>)4; //(2)有关键字explicit修饰，无法隐式转化int->vector<int>
vector<int> v3(4, 10); //(2)创建4个元素，值指定为10
vector<int> v4(v1); //(4)拷贝构造
vector<int> v5(v1.begin(), v1.end()); //(3)迭代器初始化，数据类型要匹配
//(6)列表初始化C++11
vector<int> v6{ 1,2,3,4 };
vector<int> v7 = { 1,2,3,4 }; //与v6等价
}容量操作函数
| size | 获取数据个数； |
| capacity | 获取容量大小； |
| resize | 改变vector的size； |
| reserve | 改变vector的capacity； |
| empty | 判断是否为空； |
| clear | 清空有效字符，size为0，capacity不变； |
int main()
{
vector<int> v(4, 10);
cout << v.size() << " " << v.capacity() << endl;
v.reserve(10);
cout << v.size() << " " << v.capacity() << endl;
v.resize(20);
cout << v.size() << " " << v.capacity() << endl;
cout << v.empty() << endl;
return 0;
}访问及遍历操作函数
| operator[] | 访问指定元素，像数组一样； |
| at | 访问指定元素，会边界检查，超出会抛异常； |
| front | 访问第一个元素，如容器为空将导致未定义行为； |
| back | 访问最后一个元素，如容器为空将导致未定义行为； |
| begin+end | 获取第一个数据位置的iterator/const_iterator， 获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator； |
| rbegin+rend | 获取最后一个数据位置的reverse_iterator， 获取第一个数据的前一个位置的reverse_iterator； |
int main()
{
vector<int> v{1,2,3,4}; //列表初始化
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << " ";
}
cout << endl;
//迭代器
vector<int>::iterator it = v.begin(); //或auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
for (auto i = v.rbegin(); i != v.rend(); i++)
cout << *i << " ";
cout << endl;
//范围for
for (auto i : v)
{
cout << i << " ";
}
return 0;
}增删查改
| push_back | 尾插； |
| pop_back | 尾删； |
| assign | 赋新值以替代当前值； |
| insert | 在pos位置前插入元素； |
| erase | 删除pos位置的元素，或连续元素[first,last)； |
| swap | 交换两vector的数据空间，两vector对象都会改变，有同名的非成员函数； |
| find | 查找(算法模块实现，不是vector的成员接口)； |
int main()
{
vector<int> v(4, 10);
vector<int> v2(2, 3);
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.pop_back();
v.insert(v.begin(), 1);
v.insert(v.begin(), 5, 2);
v.erase(v.begin());
v.erase(v.begin(), v.begin() + 5);
v.swap(v2);
swap(v, v2);
find(v.begin(), v.end(), 2); //算法模块实现的，返回迭代器
sort(v.begin(), v.end());
return 0;
}迭代器失效问题
迭代器的主要作用，就是让算法能够不用关心底层数据结构（其底层实际是指针，或是对指针进行了封装），如vector的迭代器就是原生指针T*；因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁，而使用一块已经被释放的空间，程序会崩溃；
可能导致迭代器失效的操作：
- 会引起底层空间改变的操作，都有可能使迭代器失效，如resize、reserve、insert、assign、push_back等；
- 指定位置元素删除操作erase；
注：在使用前，对迭代器重新赋值即可解决迭代器失效的问题；
int main()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
auto pos = find(v.begin(), v.end(), 2);
if (pos != v.end())
{
v.insert(pos, 20);
//或 v.erase(pos);
}
//insert导致增容，pos任指向原释放的位置，迭代器失效
//即使没有增容，依然认为迭代器失效，因为意义改变了，不在指向原来的值
//但g++没有报错，检查环境不一样
//失效后，不要*pos访问，会出问题；
cout << *pos << endl;
*pos = 10;
return 0;
}三，vector深度剖析及模拟实现
namespace myvector
{
template<class T>
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
iterator begin() { return _start; }
iterator end() { return _finish; }
const_iterator begin()const { return _start; }
const_iterator end()const { return _finish; }
private:
iterator _start; //起始位置；
iterator _finish; //size()位置，即末尾的下一个位置；
iterator _endofstorage; //capacity()位置，即最后一个位置之后的位置；
public:
vector()
:_start(nullptr)
,_finish(nullptr)
,_endofstorage(nullptr) {}
//InputIterator表示不仅限于iterator
template <class InputIterator>
vector(InputIterator first, InputIterator last)
: _start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
while (first != last) {
push_back(*first);
++first;
}
}
//传统写法1
//vector(const vector<T>& v) //或vector(const vector& v)
//{
// _start = new T[v.capacity()];
// memcpy(_start, v._start, sizeof(T) * v.size());
// _finish = _start + v.size();
// _endofstorage = _start + v.capacity();
//}
//传统写法2(推荐)
//vector(const vector<T>& v)
// :_start(nullptr)
// , _finish(nullptr)
// , _endofstorage(nullptr)
//{
// reserve(v.capacity());
// for (const auto e : v) {
// push_back(e);
// }
//}
//现代写法
vector(const vector<T>& v)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _endofstorage(nullptr)
{
vector<T> tmp(v.begin(), v.end());
swap(tmp);
}
//传统写法
//vector<T>& operator=(const vector<T>& v) {
// if (this != &v) {
// delete[] _start;
// _start = _finish = _endofstorage = nullptr;
// reserve(v.capacity());
// for (const auto e : v) {
// push_back(e);
// }
// }
// return *this;
//}
//现代写法
vector<T>& operator=(vector<T> v) {
swap(v);
return *this;
}
~vector() {
delete[] _start;
_start = _finish = _endofstorage = nullptr;
}
//******************************************************
void reserve(size_t n) {
if (n > capacity()) {
size_t sz = size();
T* tmp = new T[n];
memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz); //不安全
delete[] _start;
_start = tmp;
_finish = _start + sz;
_endofstorage = _start + n;
}
}
void resize(size_t n, const T& val = T()) {
if (n <= size())
_finish = _start + n;
else {
if (n > capacity())
reserve(n);
while (_finish < _start + n) {
*_finish = val;
++_finish;
}
}
}
T& operator[](size_t i) {
assert(i < size());
return _start[i];
}
const T& operator[](size_t i) const {
assert(i < size());
return _start[i];
}
void push_back(const T& x) {
//if (_finish == _endofstorage)
//{
// size_t newcapacity = capacity() ? capacity() * 2 : 4;
// reserve(newcapacity);
//}
//*_finish = x;
//++_finish;
insert(end(), x);
}
void pop_back() {
//assert(_finish != _start);
//--_finish;
erase(--end());
}
iterator insert(iterator pos, const T& val) {
assert(pos >= _start && pos <= _finish);
if (_finish == _endofstorage) {
size_t len = pos - _start;
size_t newcapacity = capacity() ? capacity() * 2 : 4;
reserve(newcapacity);
pos = _start + len;
}
iterator end = _finish - 1;
while (pos <= end) {
*(end + 1) = *end;
--end;
}
*pos = val;
++_finish;
return pos;
}
iterator erase(iterator pos) {
assert(pos >= _start && pos < _finish);
iterator it = pos + 1;
while (it != _finish) {
*(it - 1) = *it;
++it;
}
--_finish;
return pos;
}
void swap(vector<T>& v) {
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_endofstorage, v._endofstorage);
}
size_t size() const {
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const {
return _endofstorage - _start;
}
};
}
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